拉弧式螺柱焊机

1、拉弧式螺柱焊机一 概述螺柱焊（stud welding）主要由螺柱焊电源和焊枪组成。电弧螺柱焊的基本原理是在待焊接螺柱与工件间引燃电弧，当螺柱与工件被加热到合适温度时，在外力作用下，螺柱送入工件上的焊接熔池形成焊接接头。根据焊接过程中所用焊接电源的不同，传统电弧螺柱焊可以分为普通电弧螺柱焊和电容储能电弧螺柱焊两种基本方法。拉弧式螺柱焊又叫电弧式螺柱焊，与储能式螺柱焊不同，拉弧式螺柱焊没有向电容充电的过程，而是通过变压器/整流器降压后直接放电，其工作原理与普通电焊焊接类似。拉弧式螺柱焊的特点是变压器的放电时间精准（精确到1ms）。其焊接特点是：焊接熔池深（适合焊接热轧板，厚板），焊接强

2、度更高（适合焊接大直径螺柱）由于不需要预充电，电能可以源源不断地释放，所以焊接时间长短可以控制，根据设备功率不同，可焊螺柱直径范围为3-25mm。拉弧式螺柱焊分为多种焊接方式：焊接时间在100ms以下的拉弧式螺柱焊称为短周期拉弧焊;焊接时间在100ms-2000ms的拉弧式螺柱焊成为长周期拉弧焊，多用于焊接直径10mm以上的螺柱。拉弧式螺柱焊的特点 焊接特性产生影响电源规格：380V，50Hz 焊接时间：5-2000毫秒，可调整 可焊螺柱直径范围更大，熔池更深焊接电流：根据设备功率 熔池深度：较深 1. 对板材厚度有要求 2. 可在热

3、轧板上焊接 3. 焊接强度高最小板厚：短周期：螺柱直径的1/8长周期：螺柱直径的1/4背面印痕：较深 板材较薄时可能产生印痕或小范围变形焊接强度：非常高  焊接方式与保护方式：根据螺柱直径不同以及使用场合不同，拉弧式螺柱焊有不同的焊接方式以及保护方式。焊接方式分为“短周期螺柱焊”和“长周期螺柱焊”。保护方式分为“无需保护”、“气体保护”和“瓷环保护” 短周期螺柱焊工艺流程短周期螺柱焊即焊接时间在5-100毫秒的拉弧式螺柱焊，由于焊接时间较短，所以熔池相对较浅（但比储能式螺柱焊的熔池深）。短周期螺柱外形特点短周期螺柱带有一圈法兰，这样无论在焊接处

4、是否产生气孔，螺柱的焊接处抗拉强度，始终将大于螺柱自身的强度。短周期螺柱的外形与储能螺柱相似，所以也可以用储能螺柱来进行短周期螺柱焊接根据设备功率不同，短周期螺柱焊最大可焊M12的螺柱（ARC1550拉弧式螺 柱焊机，ARC800拉弧式螺柱焊机短周期可焊至M8）螺柱直径在6毫米及以下时，可以不采用任何保护措施。螺柱直径在8毫米及以上时，应采用气体保护，这样可以避免产生气孔。长周期螺柱焊工艺流程长周期螺柱焊的焊接时间在100毫秒以上，由于焊接时间较长，所以熔池较深，可焊螺柱直径较大，对板材表面质量要求较低，要求板的厚度较大。长周期螺柱外形特点由于长周期螺柱焊本身焊接熔池较深，所以螺柱本身无需法兰

5、提高焊接强度。根据螺柱材质不同，低碳钢螺柱前端需镶嵌小铝球用于焊接时的引弧，而不锈钢螺柱不需要小铝球。由于熔池较深，气体保护对熔池的塑形能力较差，并且较易受到电弧偏吹影响，所以在焊接M12以上的螺柱时，宜采用瓷环保护焊接。磁偏吹又称为电弧偏吹，在螺柱焊时，弧柱的轴线偏离螺柱的轴线，这种现象成为磁偏吹，是拉弧式螺柱焊机在进行拉弧焊接时可能发生的一种现象，这种现象常造成电弧不能稳定燃烧，使焊缝成型变坏，严重时甚至使焊接无法进行，但多数情况下可以通过调整接地线的位置进行克服。   当出现电弧偏吹时，螺柱会单侧强烈熔化，焊缝加强高部分会变为只按照一侧浸入母材或者焊缝不能完

6、全闭合，并且电弧偏吹的熔化焊缝上带有多气孔的倾向。二.螺柱焊接电源技术的发展趋势逆变电源技术外延化发展成为企业跟踪焦点，回顾弧焊电源技术发展，可简单归结为“变压器晶闸管逆变器数字智能化”这一不断进步 的过程。众所周知，逆变焊接电源具有体积小、质量轻、节能环保等突出优点；其控制方式易于实现数字化。因数字化的介入，焊接过程的实时控制得以实现，也为未来焊接智能化方向发展提供了可能,助推了逆变技术的快速发展，可以说逆变技术的出 现也成为弧焊技术发展的分水岭。早在20 世纪 80 年代，国际上包括我国在内开始大力研发逆变电源技术在焊接领域的应用，并率先在焊条电弧焊电源上取得突破，并得到应用和推广。30多

7、年来随着逆变技术研究的深入，在焊接电源领域其可靠性、额耐候性等方面也有了很大进步，逆变技术在取代传统变压器的工业产品上得到普遍应用。目前，逆变技术已在CO2、TIG、MIG/MAG、 等离子、电阻焊等焊接产品上得到普遍推广，并获得广大客户认可。 在北京·埃森焊接与切割展览会上，尤其在 2009 年第十四届展会上逆变焊机几乎出现在所有电焊机展商的展台上，这表明逆变焊机已成为我国焊接电源发展的主流，这一年也成为传统电源技术与逆 变电源技术产品在我国焊接领域的一次全面跨越。随着逆变基础技术层面的趋于成熟，展会上各具特色的逆变电源产品不断展现。 数字化焊机的发展及智能化应用 逆变电源的高响应

8、速度为焊接控制技术提供了一个理想的平台，数字化技术在焊接电源中的应用进一步提高了电源控制技术的水平和可操作性。单从展会看数字化焊接设备可分为两类，一是控制电路数字化程度高；二是具有开放式的数字化接口，可实现多信息交换的软件加载方式的数字化智 能控制平台。目前，国内电焊机制造企业已经解决了数字化焊机产品问题，但与国外多功能数字化焊机掌握核心技术相比，我们的数字化产品在工艺技术先进性和市场认可方面尚与国外知名品牌产品有很大差距。网路化管理推动工业化发展数字化产品的推出必然带动网路化推广，近年具有群控管理系统的数字化设备多有介绍。国内以山东奥太在2010年展示相对较早，该系统由计算机和焊机两大硬件组

9、成，计算机内安装CAN 通信卡、数据采集软件和 Web服务程序，焊机内安装 CAN通信板，通过系统管理软件实现计算机与焊机的数据 交流。每个网络的焊机容纳量可达100台，通信距离在通信速率50 kbps时可800 m。随着计算机及无线网络的快速发展，群控管理技术几乎每年都有新变化，其有线和无线群控技术在实用性、适用性及用户认可度方面又有了很大进步。焊接现场群控管理系统简图之一。工程机械行业自 2008 年开始批量采用中厚板机器人焊接系统。唐山开元机器人系统有限公司针对工程机械结构件以焊接制造的智能化、柔性化、高效化、绿色化为目标，成功研发出由机器人智能 焊接系统、智能化物料自动搬运系统、制造信

10、息 管理系统三系合一的智能制造焊接车间，实现了工程机械结构件的少人化智能焊接制造。并 为2013 年展后供稿，介绍了该智能焊接制造特点。2015年再推国际首台套煤炭机械液压支架连杆的智能制造，实现机器人均衡化自动混流生产。 逆变焊机技术与焊接工艺的深度结合，逆变焊机对于电焊机行业的影响无疑是一场电源技术的革命，但对于整个焊接领域更确切的应是焊接工艺技术的革命，特别是数字化技术搭载在逆变焊机的技术平台上进一步改变了电焊机行业的技术状态。通过展会可以看到，从单纯的焊接电源技术向焊接电源技术与焊接工艺技术相结合的方向发展已成为发展趋势，研究焊接电弧行为将成为电焊机行业技术发展的重要内容之一。 三数字

11、化逆变焊机简述 逆变焊机在效率、体积、质量、控制性能方面具有明显优势，已成为焊接加工业的主流产品。数字化逆变焊机是实现数字化焊接的基础设备，与传统模拟焊机相比，在输出电流波形控制、集成多种焊接方 法及特性、实现多种材料的焊接性能、工艺适应性方面有很大的提升，使得焊机控制的柔性化、网络化 和智能化等自动化焊接管理系统成为可能。典型数字化控制系统 数字化逆变焊机的发展分两个阶段： (1)第一阶段。以 80C51或 80C196 为代表的单片机控制弧焊电源基本上属于数字化焊机开创时期的产品。在这种系统中，单片机主要完成控制信号的给定功能以及焊机的总体管理，如图 1 所示。因单片机的数字运算能力较弱使

12、得电源系统仍然 要借助于较多的模拟电路环节。因此，该系统大多用于功能单一的各种焊机，如手弧焊机、直流 TIG 焊机、直流脉冲焊机和熔化极脉冲焊机。(2)第二阶段。DSP(Digital Signal Processing)微处理器和单片机在焊机上的应用，才真正地实现了全数字化，如图2 所示。只有由单片机和 DSP 双机控制的数字化焊接才能实现优质高效和可靠的焊接过程。全数字化焊机的出现解决了长期以来难以解决甚至不可能解决的难题，如：多功能化焊机功能的升级换代，信息识别和诊断以及网络通信等。数字化控制与模拟系统控制相比具有以下优点：(1)数字化控制使焊接电源具有更好的灵活性。模拟系统的配置和增益是由阻容网络硬件决定的，因此一旦确定就很难改变；而在数字化控制系统中，只要改变软件，就很容易实现柔性控制。(2)数字化控制使焊接电源具有更好的稳定性。模拟控制系统由电阻、电容等分立元件组成，而模拟元件的参数一 般都存在一定精度和温度漂移。(3)数字化控制使焊 接电源可以存储成功的经验数据，便于操作。专家系统是将众多成功的焊